Activation of sympathetic nervous system is a key component of myocardial remodeling that generally occurs following ischemia/reperfusion (I/R) injury and myocardial infarction. It induces cardiac myocyte apoptosis and myocardial fibrosis, leading to myocardial dysfunction. Intracellular ubiquitin (UB) regulates protein turnover by the UB-proteosome pathway. The biological functions of extracellular UB in the heart remain largely unexplored. Previously, our lab has shown that β-adrenergic receptor (β-AR) stimulation increases extracellular UB levels, and extracellular UB inhibits β-AR-stimulated apoptosis in adult rat ventricular myocytes (ARVMs). This study explores the role of extracellular UB in myocyte apoptosis, fibroblast phenotype and function, and myocardial remodeling following β-AR stimulation and I/R injury. First, left ventricular (LV) structural and functional remodeling was studied 7 days after chronic β-AR-stimulation in the presence or absence of UB infusion. Echocardiographic analyses showed UB infusion decreases β-AR-stimulated increases in percent fractional shortening and ejection fraction. It decreased cardiac myocyte apoptosis and myocardial fibrosis. UB activated Akt, and inhibition of Akt inhibited β-AR-stimulated increases in matrix metalloproteinase-2 expression. Second, using cardiac fibroblasts, we provide evidence that extracellular UB interacts with the cell surface and co-immunoprecipitates with CXCR4. UB treatment increased expression of α-smooth muscle actin (myofibroblast marker), and induced rearrangement of actin into stress fibers. It inhibited lamellopodia and filopodia formation, and cell migration into the wound. Third, using isolated mouse heart and I/R injury as a model, we provide evidence that UB treatment decreases I/R-mediated increases in infarct size. UB treatment improved functional recovery of the heart as measured by increased % LV developed pressure. Activation of proapoptotic proteins, p-STAT-1 and caspase-9, was significantly lower in UB I/R hearts versus I/R alone. In ARVMs, UB treatment decreased simulated I/R-induced apoptosis. It activated Akt (anti-apoptotic kinase) and inhibited activation of GSK-3β (pro-apoptotic kinase). It decreased I/R-induced oxidative stress and protected anoxia-induced mitochondrial polarization. In fibroblast and ARVMs, CXCR4 antagonism negated the effects of UB, while mutated UBs (unable to interact with CXCR4) had no effect. Thus, extracellular UB, most likely acting via CXCR4, modulates myocardial remodeling with effects on heart function, fibroblast phenotype and function and myocyte apoptosis.

Le rôle central de VLA-4 et de CXCR4 dans le processus dimplantation médullaire des cellules souches hématopoïétiques (CSH) est bien documenté tandis que la fonction de VLA-5 est plus discutée. Plusieurs études ont rapporté que lamplification ex vivo des CSH en présence de cytokines exogènes réduisait leurs capacités de repeuplement médullaire ; le maintien dune interaction appropriée dans lenvironnement médullaire étant critique pour la conservation dune implantation efficace. Les travaux présentés contribuent à lidentification des changements fonctionnels des récepteurs dadhérence impliqués dans le processus implantatoire des CSH cultivées. En première partie, les interactions statiques et dynamiques de LTC-IC générées ex vivo vis-à-vis de ligands du stroma médullaire ont été comparées aux LTC-IC natives. Lévaluation de ladhérence des LTC-IC in vitro sur les fragments de Fn et VCAM-1 a permis didentifier une altération de létat dactivité de VLA-4 et VLA-5 après expansion. Les adhérences statiques et dynamiques médiées par VLA-4 sur VCAM-1 et Fn étaient compromises contrairement au VLA-5 dont lactivité était augmentée après expansion. Dans un second temps, leffet de lexposition cytokinique sur la contribution respective de VLA-4, VLA-5 et CXCR-4 dans limplantation et le repeuplement médullaire a été examinée chez la souris NOD/SCID et NOD/SCID b2-/-. Il a été montré que limplantation et le repeuplement par des CSH natives sont dépendants de VLA-4, lexpansion ex vivo étant associée à linactivation de VLA-4 ce qui révèle le rôle joué par VLA-5 dans la reconstitution hématopoïétique in vivo. De plus, une diminution de lactivité de CXCR-4 peut induire une perte de sélectivité médullaire lors de limplantation de CSH amplifiées.

Sympathetic stimulation occurs in the heart after injuries such as ischemia/reperfusion (I/R) and myocardial infarction and affects myocardial remodeling. Prolonged sympathetic stimulation can result in myocardial dysfunction through its effects on cardiac myocyte apoptosis and myocardial fibrosis. Ubiquitin (UB) is well known for its role of tagging old or damaged proteins for degradation via the UB-proteosome pathway. The role of exogenous UB however, is not fully understood. Previously, our lab showed that β-adrenergic receptor (β-AR) stimulation increased levels of extracellular UB in the conditioned media of adult rat ventricular myocytes and that UB inhibits β-AR-stimulated apoptosis. This study investigates the role of extracellular UB after myocardial I/R injury in terms of infarct size, function, inflammation and proteomic changes in vivo as well as the effects of extracellular UB on cardiac fibroblast function in vitro. First, we validated a method of consistently measuring real-time myocardial ischemia and reperfusion in vivo. Second, cardiac function was studied 3 days post I/R injury in the presence or absence of UB infusion. Echocardiographic analysis determined UB infusion increased cardiac function after I/R injury in terms of ejection fraction and fractional shortening. UB decreased infarct size and infiltration of inflammatory cells including neutrophils and macrophages as well as reduced activity of neutrophils. UB increased protein levels of matrix metalloproteinase (MMP)-2 and transforming growth factor-β1 and increased activity of MMP-9. Third, in adult rat primary cardiac fibroblasts, we demonstrate that extracellular UB interacts with CXCR-4. UB treatment decreased serum-mediated increases in fibroblast proliferation and enhanced the contraction of fibroblast-populated collagen gels. Thus, extracellular UB likely interacts with CXCR-4 to influence fibroblast function and proliferation. Additionally, UB influences cardiac remodeling in terms of heart function, infarct size, inflammatory response and proteomic profile.

Ο καρκίνος του μαστού αποτελεί τον πιο συχνό τύπο καρκίνου των γυναικών. Παρότι η σχετική έρευνα είναι αρκετά εκτεταμένη, οι υποκείμενοι μηχανισμοί δεν έχουν πλήρως αποσαφηνιστεί. Πρόσφατες μελέτες έχουν αναδείξει τη σημαντικότητα της διαντίδρασης των καρκινικών κυττάρων και του καρκινικού μικροπεριβάλλοντος ως μια κομβική συνιστώσα στη παθοφυσιολογίας της νόσου. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση της ανοσοϊστοχημικής έκφραση του υποδοχέα CXCR4, της χημοκίνης SDF-1, της μεταλλοπρωτεϊνάσης MMP-9 και του παράγοντα HIF-1α σε διηθητικά καρκινώματα του μαστού και στον παρακείμενο μη καρκινικό ιστό (τόσο στο επιθηλιακό όσο και στο στρωματικό στοιχείο), καθώς και οι συσχετίσεις των ποικίλων ανοσοεντοπίσεων με τις κλινικοπαθολογοανατομικές παραμέτρους και την επιβίωση. η επιλογή των μορίων έγινε βάσει της σημαντικότητάς τους σε ποικίλα στάδια της παθογένειας της νόσου (υποξία, νεοαγγείωση, ανάπτυξη κτλ). Η έκφραση όλων των υπό εξέταση μορίων ήταν στατιστικά σημαντικότερη στον καρκινικό ιστό σε σχέση με τον παρακείμενο μη νεοπλασματικό. Από τα αποτελέσματα προκύπτει επίσης συσχέτιση μεταξύ ανοσοϊστοχημικών εντοπίσεων της MMP-9 και των υπολοίπων υπό διερεύνηση μορίων. Προέκυψαν επίσης ποικίλες συσχετίσεις μεταξύ συγκεκριμένων προτύπων έκφρασης (pattern) και προγνωστικών παραγόντων. Η έκφραση της MMP-9 στο κυτταρόπλασμα των καρκινικών κυττάρων σχετίστηκε θετικά με τη λεμφαδενική προσβολή, αλλά αρνητικά με το μέγεθος του όγκου. Επίσης, η έκφραση του CXCR4 και της SDF-1 στα καρκινικά κύτταρα σχετίστηκε με την παρουσία οστικών μεταστάσεων και με τον ιστολογικό βαθμό κακοήθειας, αντίστοιχα. Επιπλέον, η ανοσοεντόπιση της SDF-1 στους ινοβλάστες του καρκινικού στρώματος συσχετίστηκε θετικά με την έκφραση του Ki67 και με το στάδιο κατά ΤΝΜ, ενώ η ανοσοεντόπιση της SDF-1 στα ενδοθηλιακά κύτταρα του καρκινικού στρώματος με την έκφραση του Her2. Η ανοσοϊστοχημική έκφραση του HIF-1α συσχετίστηκε αρνητικά με την έκφραση των στεροειδικών υποδοχέων ER και PR. Επιπλέον, η έκφραση της MMP-9 στους ινοβλάστες του καρκινικού στρώματος και η έκφραση της SDF-1 στα επιθηλιακά κύτταρα και στους ινοβλάστες του παρακείμενου μη καρκινικού ιστού συσχετίστηκαν με δυσμενέστερη επιβίωση. Το εύρημα αυτό τονίζει τη σημαντικότητα τόσο του στρώματος όσο και του ξενιστή στην παθογένεια του καρκίνου. Τα αποτελέσματα αυτά αναδεικνύουν τη σημαντικότητα των υπό μελέτη μορίων στην καρκινογένεση και στην εξέλιξη της νόσου. Για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων αυτών απαιτείται η διενέργεια μελετών μεγαλύτερης κλίμακας ενώ προσεγγίσεις με λειτουργικές μεθοδολογίες θα μπορούσαν να αναδείξουν πιθανώς κοινά ή διαπλεκόμενα υποκείμενα μηνυματοδοτικά μονοπάτια στα οποία εμπλέκονται τα ως άνω μόρια. / Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer in women. Despite the ongoing research in breast cancer tumorigenesis the underlying mechanisms are not yet well elucidated. In recent years, the interaction between tumour cells and tumour microenvironment has gained appreciation as an active participant in cancer pathophysiology. In the present study we attempt to investigate the immunohistochemical staining of CXCR4, SDF-1, MMP-9 and HIF-1a in invasive breast cancer and adjacent normal breast tissue (including epithelial and stromal components) and to determine the relationship between different expression patterns and various tumor clinicopathological parameters and survival. The understudy molecules where chosen due to their crucial role in different steps of breast cancer progression (tumor growth, hypoxia, neovascularisation, invasiveness etc). All molecules showed statistically significant higher expression in cancer tissue compared to expression in the adjacent noncancerous tissue. Our results reveal a correlation between expression patterns of MMP9 and the other understudy molecules (SDF1, CXCR4 and HIF-1a). Furthermore, MMP9 expression in fibroblasts of cancer stroma and SDF1 expression in normal epithelial cells and fibroblasts of adjacent normal stroma were associated with poorer survival, underscoring the importance of tumor microenvironment and host derived molecules in tumor progression. There were also various correlations between specific expression patterns and prognostic factors: MMP9 expression in cancer cells was positively correlated with lymph node involvement, but negatively with tumor size,¬ while CXCR4 and SDF-1 expression in cancer cells was positively correlated with bone metastases and tumor grade, respectively. Furthermore, SDF-1 immunoexpression of cancer stromal fibroblasts was positively correlated with Ki67 expression and TNM stage, whereas SDF1 immunoexpression in endothelial cells of cancer stroma was positively correlated with Her2 expression. HIF-1a expression in cancer cells was negatively correlated with expression of steroid receptors. The abovementioned results underline the importance of the understudy molecules in carcinogenesis and tumor progression. Larger scale studies are necessary to confirm our results, while functional approaches could possibly reveal common or interwoven molecular pathways for the understudy molecules.